DE1146594B

DE1146594B - Aus zwei Schichten bestehender Isolationsueberzug fuer das Heizelement mittelbar geheizter Kathoden elektrischer Entladungsroehren und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1146594B
Application number: DEST18496A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Fendt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-10-31
Filing date: 1961-10-31
Publication date: 1963-04-04
Also published as: GB1020284A

Description

DEUTSCHES

INTERNAT. KL. HOIj

PATENTAMT

St 18496 VHIc/21g

ANMELDETAG: 31. OKTOBER 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 4, APRIL 1963

Die Erfindung befaßt sich mit den Heizelementen mittelbar geheizter Kathoden von elektrischen Entladungsgefäßen. Sie stellt sich vor allem die Aufgabe, eine bessere Wärmeabstrahlung durch Aufbringen eines zweiten gefärbten Überzuges auf dem üblichen Isolationsüberzug, der in den meisten Fällen aus Aluminiumoxyd besteht, zu erzielen.

Um das Wärmeabstrahlungsvermögen isolierter Heizdrähte zu steigern, hat man unter anderem versucht, dem als Isolationsüberzug dienenden Aluminiumoxyd Kohlenstoff hinzuzufügen, um eine dunkle Masse zu bekommen. Der Kohlenstoff bildet aber bei der hohen Temperatur, auf welche der Heizdraht während des Evakuierens der Röhre und bei der Aktivierung der Emissionsschicht gebracht werden muß, mit Sauerstoff und Wasserstoff flüchtige chemische Verbindungen, die die Emissionsschicht vergiften und die Isolation innerhalb des Elektrodensystems verschlechtem. Es ist auch äußerst schwierig, eine gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs und damit eine gleichmäßig abstrahlende Oberfläche des Heizers zu erreichen. Ein weiterer Nachteil dieser mit Kohlenstoff versehenen Überzüge besteht auch darin, daß die Isolation gegenüber dem Schichtträger der Kathode herabgesetzt wird. Dieser Nachteil tritt auch dann auf, wenn man an Stelle von Kohlenstoff Metalle in Pulverform auf der Isolationsschicht oder in derselben anordnet.

Es ist ferner bekannt, zu diesem Zweck den Heizdraht mit einer Isolationsschicht aus Aluminiumoxyd im Durchzugverfahren oder durch kataphoretische Abscheidung aus einer Suspension zu versehen, welche außer den suspendierten Aluminiumoxydteilchen ein Titan, Vanadiumoxyd oder Zirkonoxyd oder eine Oxydverbindung der Eisengruppe oder des Mangans oder des Chroms in suspendierter oder gelöster Form enthält. Nach der Bedeckung werden während der Sinterung der Heizer die genannten Metalle in das Gefüge der Aluminiumoxydkristalle eingebaut. Es ist weiter bekannt, der Aluminiumoxyd enthaltenden Suspension Metallkarbide, wie Tantal- oder Borkarbid, in suspendierter Form zuzufügen und diese Bedeckungsmasse kataphoretisch oder im Durchzugverfahren abzuscheiden.

Von den genannten Metalloxyden haben jedoch diejenigen des Kobalts und Titans den Nachteil, daß sie bei der Temperatur des Heizelementes, die nötig ist, um die Kathode auf etwa 750° C und während des Formierens auf noch höhere Temperatur zu bringen, eine meßbare, wenn auch kleine Zerfallsgeschwindigkeit aufweisen bzw. in andere, weniger gefärbte Oxydationsstufen übergehen. Auch wenn Aus zwei Schichten bestehender

Isolationsüberzug für das Heizelement mittelbar geheizter Kathoden

elektrischer Entladungsröhren

und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Pb.ys. Heinz Fendt, Zeil/Neckar, ist als Erfinder genannt worden

dieser Zerfall äußerst langsam erfolgt, ist er wegen der Änderung der durch die Färbung bedingten Abstrahlung und damit der Temperatur der Kathode während der Lebensdauer nicht tragbar. Es zeigt sich, daß ζ. B. der aus Kobaltoxyd und Aluminiumoxyd gebildete Spinell »Thenards-Blau« bereits innerhalb der bei Entladungsröhren üblichen Lebensdauer zerfällt. Ein ähnliches Verhalten zeigen die Oxyde des Nickels und des Eisens. Das schwarzgefärbte Ti₂O₃ geht in das weiße TiO₂ über. Der Zusatz von Chromoxyd ist zwar thermisch stabiler, jedoch erweist sich die Rotfärbung von Aluminiumoxyd mit Chromoxydionen wegen der nur geringen Erhöhung des Gesamtstrahlungsvermögens nicht sehr geeignet. Zirkon muß in metallischer Form dem Aluminiumoxyd beigegeben werden, da sein Oxyd weiß ist. Zirkon ist jedoch in Pulverform explosiv. Vanadiumoxyd ergibt zwar eine hinreichend starke Färbung, oxydiert jedoch von VO₂ bis V₂O₃. Da das letztgenannte Oxyd bereits bei etwa 700° C schmilzt, ist es zur Färbung des Aluminiumoxydes ungeeignet.

Ein weiterer Nachteil ist bei kataphoretischer Abscheidung, die fast ausschließlich bei der Bedeckung von Wendelheizern angewandt wird, der Umstand, daß die entsprechenden Bäder in den Abscheidebedingungen durch Zusätze, insbesondere in gelöster Form, häufig stark und in oft unreproduzierbarer Weise verändert werden. Auch bei der Aufschlämmung entstehen durch unterschiedliche Sedimentation

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der einzelnen suspendierten Stoffe zum Teil erhebliche Schwierigkeiten, die Zusammensetzung der Suspension homogen zu halten.

Ferner ist bekannt, den Heizer zunächst mit einer Schicht aus Aluminiumoxyd zu versehen und. dann durch Sprühen mit einem Metallkarbid oder Metallborid zu überziehen. Abgesehen von der Umständlichkeit des Verfahrens ist die auf diese Weise entstehende, das Aluminiumoxyd färbende Schicht relativ dick, was einerseits den Isolationswiderstand der Bedeckung stark vermindert, andererseits die Gefahr des Aufbrechens der beiden Schichten bürgt.

Diese Schwierigkeiten und Nachteile vermeidet die Erfindung. Ein aus zwei Schichten bestehender Isolationsüberzug für das Heizelement mittelbar geheizter Kathoden elektrischer Entladungsröhren wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die zweite Schicht aus Uranoxyd besteht. Die auf dem Heizerelement vorgesinterte erste Bedeckungsmasse, z. B. aus Alumrniumoxyd, wird in Weiterbildung der Erfindung mit einer in Wasser oder anderen Lösungsmitteln löslichen Uranverbindung, z. B. Uranylnitrat, getränkt, die sich beim Erhitzen zu Uranoxyd zersetzt. Dieses Verfahren gestattet in einem Arbeitsgang eine sehr große Zahl von Heizelementen ohne eine Vorrichtung zu färben. Um die für eine intensiv gefärbte Schicht benötigte geringe Menge der Uranverbindung auf den Oxydüberzug zu bekommen, genügt ein Eintauchen des mit einem festgesinterten Oxydüberzug versehenen Brennelementes. Dieses Eintauchverfahren erfordert keine Änderung des Abscheideverfahrens für die Bedeckungsmasse, z. B. Aluminiumoxyd, durch gelöste oder suspendierte Zusätze, was sich speziell bei der Bedeckung von Wendelheizern nachteilig bemerkbar machen würde.

Das auf diese Weise entstandene Uranoxyd erzeugt auf dem den Heizerdraht umgebenden Aluminiumoxyd einen intensiv braungefärbten, sehr dünnen Überzug, der auch bei sehr hohen Temperaturen im Vakuum beständig ist.

Die Verdampfungsrate von Uranoxyd ist, wie experimentell leicht festzustellen, bei den in Frage kommenden Temperaturen bis zu 1500° C praktisch NuU.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Aus zwei Schichten bestehender Isolationsüberzug für das Heizelement mittelbar geheizter Kathoden elektrischer Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus Uranoxyd besteht.

2. Verfahren zur Herstellung der zweiten Schicht des Isolationsüberzuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in üblicher Weise aufgebrachte und gesinterte, hochisolierende erste Oxydschicht, z. B. Aluminiumoxydschicht, nachträglich mit einer in Wasser oder anderen Lösungsmitteln löslichen Uranverbindung, etwa Uranylnitrat, getränkt wird, die beim Erhitzen ni Uranoxyd übergeht.